本發(fā)明是在火法冶金的銅生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及將含銅材料例如冰銅或白合金(whitemetal)吹煉成粗銅的方法。

背景技術(shù)：

：用于火法冶金銅生產(chǎn)的通常方法是基于焙燒，在爐中熔煉，并吹煉,用于生產(chǎn)粗銅。這些步驟可繼之以將粗銅進(jìn)一步精煉成陰極銅。進(jìn)行焙燒以減少礦石和/或精礦中的雜質(zhì)，包括硫、銻、砷和鉛。焙燒的產(chǎn)物(煅燒礦)用作熔煉爐的干燥和加熱的裝料。經(jīng)焙燒的精礦的熔煉產(chǎn)生冰銅，硫化銅(Cu2S)、硫化鐵(FeS)和一些重金屬的熔融混合物。最后，冰銅的吹煉產(chǎn)生了高品位的“粗”銅，具有97.5-99.5％的銅。將來(lái)自熔煉爐的冰銅裝料到吹煉爐，其中在空氣的存在下將熔融的材料氧化以除去鐵和硫雜質(zhì)如吹煉爐爐渣和氣態(tài)二氧化硫，并形成粗銅。通常，加入助熔劑并吹入空氣通過(guò)熔融混合物以除去殘余硫。通常，然后在陽(yáng)極爐中火法精制粗銅，鑄造成“陽(yáng)極”，并傳送到電解精煉廠用于進(jìn)一步除去雜質(zhì)。對(duì)于吹煉，皮爾斯-史密斯(Pierce-Smith)和Hoboken吹煉爐是最常用的方法。皮爾斯-史密斯吹煉爐是襯有耐火材料的柱形的鋼殼，其安裝耳軸上任一端，并繞著用于裝料和澆注的主軸旋轉(zhuǎn)。在吹煉爐中心的開(kāi)口作為嘴部發(fā)揮功能，通過(guò)該嘴部裝料熔融冰銅，硅質(zhì)助熔劑和廢銅并排出氣態(tài)產(chǎn)物。吹入空氣或富氧空氣通過(guò)熔融冰銅。將硫化鐵進(jìn)行氧化以形成鐵氧化物(FeOx)和SO2。繼續(xù)吹入和扒渣，直到在吹煉爐的底部積聚足量的相對(duì)純的Cu2S(稱為“白合金”)。最后的鼓風(fēng)(“最后吹入”)將硫化銅氧化成SO2和粗銅的形式，其含有98-99％的銅。從吹煉爐移除粗銅用于后續(xù)精制。將整個(gè)操作過(guò)程中產(chǎn)生的SO2排放到污染控制裝置。在三菱工藝中，助熔劑通常是石灰石(CaCO3)，導(dǎo)致含有CaO的爐渣。爐渣還通常包含12至18％的銅，主要是Cu2O形式，可以將其循環(huán)到熔煉爐中以優(yōu)化銅產(chǎn)量。閃速爐熔煉將焙燒和熔煉的操作結(jié)合起來(lái)，以從精礦和助熔劑生產(chǎn)高品位銅冰銅。在閃速熔煉中，將干燥的精礦和細(xì)研磨的助熔劑與氧、預(yù)熱空氣或兩者的混合物一起注入到保持在約1000℃的爐中。也有一些取代焙燒、熔煉和吹煉的工藝，如Noranda和三菱。對(duì)于Noranda工藝反應(yīng)器，相比于反射爐和電爐，閃速爐使用從它們的硫化物裝料的部分氧化所產(chǎn)生的熱量以提供大部分或全部的所需熱量。在熔煉和/或吹煉步驟中使用的助熔劑使吹煉爐爐渣更呈液態(tài)，因此允許較低的可能操作溫度，但是它的使用也導(dǎo)致額外的能量消耗。發(fā)明簡(jiǎn)述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供在沒(méi)有助熔劑的情況下將含銅材料吹煉為粗銅的方法。本發(fā)明的目的通過(guò)其特征在獨(dú)立權(quán)利要求中指出的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案公開(kāi)在從屬權(quán)利要求中。令人驚奇地認(rèn)識(shí)到，在含銅材料中所包含的銅的一部分被氧化為氧化銅的氧化水平下進(jìn)行吹煉步驟時(shí)，可以避免使用助熔劑。氧化銅的存在有助于液化吹煉爐爐渣，且不需添加的常規(guī)助熔劑。本發(fā)明使得在不存在助熔劑的情況下運(yùn)行任何吹煉工藝可行，尤其是閃速吹煉。該方法可以用于具有高銅含量的含銅材料例如冰銅和/或白合金(其中銅的濃度為至少35重量％)，和導(dǎo)致在粗銅中具有低于0.15％S，優(yōu)選在粗銅中0.06-0.10％S的粗銅。本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可避免與助熔劑的熔煉相關(guān)的能耗。此外，在銅的火法精煉中不需要氧化步驟以從粗銅除去多余的硫。在閃速熔煉中，無(wú)助熔劑的爐渣也是比常規(guī)的鐵酸鈣爐渣更好的冷卻劑，允許將更多的精礦進(jìn)料到閃速熔煉爐。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明在以下將參考所附[伴隨]的圖，通過(guò)優(yōu)選實(shí)施方案更加詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明，其中圖1是示出爐渣的液相線溫度作為氧化程度的函數(shù)的圖；圖2是示出爐渣的期望的銅含量作為溫度的函數(shù)的圖；圖3是示出粗銅產(chǎn)率作為溫度的函數(shù)的圖。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了將含銅的材料吹煉成粗銅的方法，包括：(a)提供含銅材料，其包含銅硫化物和鐵硫化物，由此含銅材料包含含銅材料總重量的至少35重量％的銅；(b)在不存在助熔劑的情況下，在爐中使含銅材料與含氧氣體反應(yīng)以進(jìn)行硫化鐵和銅的氧化，和控制含氧氣體的注入和溫度使得所得的吹煉爐爐渣是在熔融相中以獲得粗銅和吹煉爐爐渣。本發(fā)明的方法特別適用于具有高銅含量的含銅材料，如冰銅和/或白合金，其中銅的濃度為含銅材料的總重量的至少35重量％，特別是40至78重量％，更優(yōu)選55至75重量％。本發(fā)明的方法特別適合于包括銅、鐵和硫的含銅材料。通常，這些組分以混合物硫化銅(Cu2S)和硫化鐵(FeS)而存在。冰銅是這樣的含銅材料的優(yōu)選例子。取決于在熔煉爐中采用的原料，含銅材料也可包含少量的其它組分，如鉛、鋅、鎳、砷、鈷、銻、銀、金、鉑、鈀和/或鉍以及痕量元素。本發(fā)明的方法允許進(jìn)料的更高廢銅負(fù)載。通過(guò)本發(fā)明的方法處理的含銅材料通常是通過(guò)焙燒和熔煉含銅礦石和/或精礦制造的。因而，含銅材料的確切組成取決于提供給先前加工步驟例如焙燒和熔煉的含銅礦石和/或精礦的性質(zhì)。通常在爐中進(jìn)行該反應(yīng)，且粗銅在熔爐的底部形成層，爐渣漂浮在頂部。當(dāng)含銅材料在吹煉步驟中與含氧氣體反應(yīng)時(shí)，在含銅材料中包含的鐵發(fā)生氧化，產(chǎn)生固體氧化鐵相。同時(shí)，在含銅材料中包含的硫被氧化，產(chǎn)生氣態(tài)二氧化硫，其可在酸洗設(shè)備中進(jìn)行處理。硫化物向氧化物的吹煉取決于局部的氧濃度和溫度。可以向吹煉步驟(b)引入氧，例如富氧空氣、純氧或它們的任何混合物，優(yōu)選富氧空氣。吹煉步驟(b)中的需氧量取決于含銅材料的銅濃度和硫化物，以及爐渣中的所期望銅濃度和得到的粗銅中的所期望硫濃度。在步驟(b)中的氧分壓(pO2)還取決于含銅材料的性質(zhì)，吹煉爐爐渣的所期望銅濃度和粗銅的所期望硫濃度。氧分壓通常為1至100帕，優(yōu)選2至70帕，更優(yōu)選10至30Pa。期望地，將含銅材料進(jìn)行氧化從而將包含在含銅材料中的銅的一部分吹煉成氧化銅。吹煉爐爐渣中的氧化銅的存在有助于液化該吹煉爐爐渣。期望的是，氧化該含銅材料以在吹煉爐爐渣中獲得吹煉爐爐渣的總重量的至少30重量％的氧化的銅。所期望的比例可以通過(guò)在如上所述的合適氧分壓(pO2)下向吹煉爐噴射含氧氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，吹煉爐爐渣中氧化的銅的濃度為吹煉爐爐渣的總重量的30-90重量％，更優(yōu)選35-70重量％，最優(yōu)選40-60重量％。通過(guò)實(shí)施本發(fā)明，可將含銅材料吹煉成粗銅而不使用常規(guī)助熔劑。如本文和以下所使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“助熔劑”是加入到吹煉爐和/或熔煉的內(nèi)容物的常規(guī)添加劑，也稱為造渣劑(slagbuilder)，目的是使?fàn)t渣在熔煉溫度下更呈液態(tài)，即隨溫度降低爐渣粘度，并提高爐渣在熔煉中的流動(dòng)。在銅生產(chǎn)中的助熔劑的通常實(shí)例特別地包括二氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)和/或碳酸鈣(CaCO3)。吹煉步驟(b)的所期望溫度取決于氧化的銅在吹煉爐爐渣中所期望的濃度。溫度通常為至少1200℃，以保證爐渣處于熔融相并獲得可接受的銅產(chǎn)率。當(dāng)在吹煉爐爐渣中存在越低的氧化銅濃度時(shí)，就需要越高的溫度。溫度優(yōu)選為1220至1450℃，更優(yōu)選1250至1400，最優(yōu)選1300至1380℃。圖1示出了爐渣的液相線溫度作為粗銅氧化程度的函數(shù)；圖2示出了在吹煉爐爐渣中的銅濃度的操作溫度的依賴性；和圖3示出了到粗銅的銅產(chǎn)率作為溫度的函數(shù)。可以以單獨(dú)的工藝步驟或以結(jié)合了吹煉與一個(gè)或多個(gè)其它工藝步驟例如焙燒和熔煉的工藝的組成部分來(lái)實(shí)施本發(fā)明的方法。優(yōu)選地，以閃速熔煉工藝的組成部分來(lái)實(shí)施本發(fā)明的方法。因此，可以在本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)為合適的任何爐中進(jìn)行吹煉步驟(b)。通常以懸浮熔煉或熔池熔煉，特別是以懸浮熔煉進(jìn)行吹煉步驟(b)。例如，可以在選自閃速吹煉爐(FCF)、皮爾斯-史密斯吹煉爐(PS)、三菱吹煉爐、頂部浸入式噴槍吹煉爐(TSL)、和SKS吹煉爐的爐實(shí)現(xiàn)吹煉步驟。FCF是特別合適的，因?yàn)樗试S連續(xù)操作和廢氣的更好的回收。本發(fā)明的方法在熔煉過(guò)程中允許硫的有效氧化，因此減少了粗銅中硫的量，并避免通?？赡茉陉?yáng)極爐通過(guò)空氣氧化進(jìn)行的最終除硫，并允許陽(yáng)極爐的連續(xù)還原操作。還降低了在粗銅吹煉爐到陽(yáng)極爐的轉(zhuǎn)移中的清洗排放。實(shí)施例實(shí)施例1通過(guò)FCF工藝的估算說(shuō)明了以下實(shí)施例，其中沒(méi)有使用助熔劑。爐渣僅由鐵和銅的氧化物與少量的硫構(gòu)成。對(duì)于下表1示出的四種冰銅組合物，計(jì)算了主固相和FCF爐渣的液相線溫度，其中粗銅中S為0.03，0.06，0.10和0.15％。結(jié)果示于圖1中。爐渣的組成計(jì)算為溫度的函數(shù)。在圖2中顯示了爐渣中銅含量的結(jié)果。對(duì)于不同氧化程度和冰銅的銅等級(jí)計(jì)算了銅的產(chǎn)率。在圖3中呈現(xiàn)了結(jié)果。表1組分ABCDCaO0000SiO20000Cu58656871Fe17.2311.579.196.84S23.6622.8122.3321.78O21.110.620.480.38從估算中可以看出，可以在不存在常規(guī)助熔劑的情況下進(jìn)行本發(fā)明的吹煉步驟。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明概念。本發(fā)明及其實(shí)施方案不限于上述的例子，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。當(dāng)前第1頁(yè)1&nbsp2&nbsp3&nbsp

技術(shù)特征：

1.將含銅材料吹煉成粗銅的方法，包括：

(a)提供含銅材料，其包含銅硫化物和鐵硫化物，由此含銅材料包含含銅材料總重量的至少35重量％的銅；

(b)在不存在助熔劑的情況下，在爐中使含銅材料與含氧氣體反應(yīng)以進(jìn)行硫化鐵和硫化銅的氧化，和控制含氧氣體的注入和溫度使得所得的吹煉爐爐渣是在熔融相中以獲得粗銅和吹煉爐爐渣。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(b)中的氧分壓(pO2)為1至100帕，優(yōu)選2至70帕，更優(yōu)選10至30帕。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在步驟(b)中的溫度為至少1200℃，優(yōu)選1220至1450℃，更優(yōu)選1300-1400℃。

4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(b)中，吹煉爐爐渣中的氧化的銅的濃度為吹煉爐爐渣的總重量的至少30重量％，優(yōu)選30-90重量％，更優(yōu)選為35-70重量％，最優(yōu)選40至60重量％。

5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中得到的粗銅的硫濃度為在粗銅中低于0.15％S，優(yōu)選在粗銅中0.06-0.10％S。

6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中含銅材料包含含銅材料總重量的至少35重量％，優(yōu)選40-78重量％，更優(yōu)選55-75重量％的銅。

7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中含銅材料選自冰銅、白合金和它們的混合物。

8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中以懸浮熔煉或熔池熔煉特別是懸浮熔煉進(jìn)行吹煉步驟(b)。

9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中吹煉是通過(guò)快速吹煉爐(FCF)完成的。

10.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中吹煉是通過(guò)皮爾斯-史密斯吹煉爐(PS)完成的。

11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中含氧氣體是富氧空氣、純氧和它們的任何混合物，優(yōu)選富氧空氣。

12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(b)中不存在作為助熔劑的二氧化硅(SiO2)、氧化鈣(CaO)和碳酸鈣(CaCO3)。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供將含銅材料吹煉成粗銅的方法、包括：(a)提供包含硫化銅和硫化鐵的含銅材料、由此含銅材料包含含銅材料總重量的至少35重量％的銅；(b)在不存在助熔劑的情況下、在爐中使含銅材料與含氧氣體反應(yīng)以進(jìn)行硫化鐵和硫化銅的氧化、和控制含氧氣體的注入和溫度使得所得的吹煉爐爐渣是在熔融相中以獲得粗銅和吹煉爐爐渣。

技術(shù)研發(fā)人員：M·拉赫蒂寧;J·皮赫拉薩羅;M·賈夫斯

受保護(hù)的技術(shù)使用者：奧圖泰(芬蘭)公司

文檔號(hào)碼：201580022598

技術(shù)研發(fā)日：2015.05.12

技術(shù)公布日：2017.01.11